Valutazione della sicurezza della terapia di fotobiomodulazione in modelli di immunità adattativa

Abstract

La fotobiomodulazione (FBM) è una tecnologia non invasiva che modula il metabolismo cellulare tramite radiazioni non ionizzanti. I fotoaccettori sono localizzati nella catena respiratoria mitocondriale; l’assorbimento dell’energia fotonica determina eventi primari evidenziati da variazioni della sintesi di ATP in funzione di parametri come dose e lunghezza d’onda. La sicurezza dell'applicazione della FBM a cellule neoplastiche ematologiche è dibattuta per via di risposte eterogenee: proliferative o citotossiche. Lo studio ha valutato in vitro l'impatto di due lunghezze d'onda, 635 nm e 810 nm (0,25-1 W, fino a 60 J/cm²), su due linee leucemiche dell’immunità adattativa: Jurkat (cellule T) e OSU-CLL (cellule B), con diversi profili bioenergetici (glicolisi e fosforilazione ossidativa). Le cellule sono state irradiate per 60 secondi solo per una volta. Successivamente sono stati analizzati i parametri metabolici (ATP, OCR, AMP, MDA) e gli effetti a lungo termine (ROS, ciclo cellulare, FSC/SSC e vitalità a 24, 48, 96 ore) tramite citofluorimetria. I dati hanno rivelato che all'irradiazione a 810 nm corrisponde un incremento dose-dipendente di ATP, del rapporto ATP/AMP e dell'OCR, senza variazioni di MDA (stimolazione accoppiata); a 635 nm un disaccoppiamento mitocondriale fotoindotto, con crollo dell'ATP e incremento di OCR e MDA (stress ossidativo). Il dato di maggior rilevanza risiede nella netta dissociazione tra la robusta risposta mitocondriale primaria e l’assenza di una risposta cellulare complessiva: a 48 e 96 ore non sono emerse alterazioni nel ciclo, nella vitalità, nei ROS o nella morfologia, né alcuno stimolo proliferativo. La FBM non favorisce la sopravvivenza tumorale ematologica, infatti, l'effetto resta confinato all'organello poiché i sistemi omeostatici ne compensano l'impatto. Complessivamente i dati evidenziano una relativa sicurezza della FBM sulle linee cellulari analizzate, lasciando come sviluppo futuro i test su cellule primarie.

Photobiomodulation (FBM) is a non-invasive technology that modulates cellular metabolism via non-ionizing radiation. Photoacceptors are located in the mitochondrial respiratory chain; absorption of photon energy results in primary events evidenced by variations in ATP synthesis as a function of parameters such as dose and wavelength. The safety of FBM application to hematological neoplastic cells is debated due to heterogeneous responses: proliferative or cytotoxic. The study evaluated in vitro the impact of two wavelengths, 635 nm and 810 nm (0.25-1 W, up to 60 J/cm²), on two leukemic lines of adaptive immunity: Jurkat (T cells) and OSU-CLL (B cells), with different bioenergetic profiles (glycolysis and oxidative phosphorylation). Cells were irradiated for 60 seconds only one time. Subsequently, metabolic parameters (ATP, OCR, AMP, MDA) and long-term effects (ROS, cell cycle, FSC/SSC and viability at 24, 48, 96 hours) were analyzed by flow cytometry. The data revealed that irradiation at 810 nm corresponds to a dose-dependent increase in ATP, ATP/AMP ratio, and OCR, with no changes in MDA (coupled stimulation); at 635 nm, a photoinduced mitochondrial uncoupling, with ATP collapse and an increase in OCR and MDA (oxidative stress). The most significant finding lies in the clear dissociation between the robust primary mitochondrial response and the absence of an overall cellular response: at 48 and 96 hours, no alterations in cycling, viability, ROS, or morphology emerged, nor any proliferative stimuli. FBM does not promote hematological tumor survival, indeed, the effect remains confined to the organelle because homeostatic systems compensate for its impact. Overall, the data highlight a relative safety of FBM on the analyzed cell lines, leaving primary cell assays as a future development.